MF000006 无线网络规划基础 ISSUE1.0

1、无线网络规划基础1.0课程目标熟悉无线电波传播原理，为后续的链路预算等做理论准备。介绍天线有关知识，常用指标含义。了解射频的基础知识，以及无线网络规划优化中经常使用的器件和仪器等 。了解数字电子地图的相关知识。学习完本课程，您将能够：课程内容T第一章 无线电波知识第二章 天线的知识介绍第三章 射频基础知识第四章 数字电子地图第一章 无线电波知识第一节 无线电波基本原理第二节 无线电波传播特性第三节 无线电波传播模型第四节 电波传播模型校正基本原理无线频谱不同的频段内的频率具有不同的传播特性电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场基本原理电磁波的传播无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变

2、化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，为垂直极化波如果电波的电场方向与地面平行，为水平极化波基本原理传播途径直射波及地面反射波（最一般的传播形式）对流层反射波（传播具有很大的随机性）山体绕射波（阴影区域信号来源）电离层反射波（超视距通讯途径）建筑物反射波绕射波直达波地面反射波基本原理传播路径第一章 无线电波知识第一节 无线电波基本原理第二节 无线电波传播特性第三节 无线电波传播模型第四节 电波传播模型校正无线传播环境电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素： 自然地形（高山、丘陵、

3、平原、水域） 人工建筑的数量、分布、材料特性 该区域植被特征 天气状况 自然和人为的电磁噪声状况 准平滑地形表面起伏平缓，起伏高度小于等于20米的地形不规则地形除了准平滑地形之外的其余地形，可按状态分为：丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形等RTTR地形分类信号衰落距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落抗快衰落措施分集信号分集时间分集符号交织、检错、纠错编码、RAKE接收机技术空间分集采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式。频率分集GSM采用跳频CDMA采用扩

4、频技术解 决均衡、RAKE技术电波时延扩展起源于反射，主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题发射信号来自远离接收天线的物体TR绕射损耗电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂，随不同绕射常数变化XdBmWdBm穿透损耗=X-W=B dB电磁波穿透墙体的反射和折射穿透损耗（1）室内信号取决于建筑物的穿透损耗室内窗口处与室内中部信号差别较大建筑物材质对穿透损耗影响较大电磁波的入射角对穿透损耗影响较大TR穿透损耗（2）物体阻挡/穿透损耗为：隔墙阻挡：520dB楼层阻挡：20dB，室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层

5、家具和其它障碍物的阻挡： 215dB厚玻璃： 610dB火车车厢的穿透损耗为：1530dB电梯的穿透损耗： 30dB左右茂密树叶损耗：10dB第一章 无线电波知识第一节 无线电波基本原理第二节 无线电波传播特性第三节 无线电波传播模型第四节 电波传播模型校正常用传播模型自由空间传播模型Okumura(奥村)/Hata模型COST231-Hata模型COST231 Walfish-Ikegami模型Keenan-Motley模型计算机辅助计算模型Lo=91.48+20lgd, for f=900MHzLo=97.98+20lgd, for f=1900MHzLo=99+20lgd, for f=

6、2100MHz自由空间传播模型自由空间传播模型适用于具有各向同性传播介质（如真空）的无线环境，是理论模型。该环境在现实中并不存在，但空气介质近似于各向同性介质。适用范围：频率范围 f:1501500MHz基站天线高度 Hb:30200m移动台高度 Hm:110m距离 d:120kmOkumura-Hata模型宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过1500MHz以上时不适用适用范围：频率范围 f:15002000MHz基站天线高度 Hb:30200m移动台高度 Hm:110m距离 d:120km宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过2000MH

7、z或低于1500MHz时不适用COST 231-Hata模型适用范围：频率范围 f:8002000MHz基站天线高度 Hbase:450m移动台高度 Hmobile:13m距离 d:0.025km建筑物高度 Hroof (m)路面宽度 w (m)建筑物间距 b (m)相对直射波方向的街道走向 ( ) COST 231 Walfish-Ikegami模型市区环境，宏蜂窝或微蜂窝郊区环境或乡村环境不适用Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff) +K6lg(Heff)lg(d)+K7+KclutterPathloss：路径损耗(dB)K1：与频率相关的常

8、数K2：距离衰减常数K3、K4：移动台天线高度修正系数K5、K6：基站天线高度修正系数K7：绕射修正系数Kclutter：地物衰减修正系数d：基站与移动台之间的距离(km)Hms、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)ASSET规划软件模型K参数参考值K1152/1800M UrbanK244.90K3-2.55K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.80无线传播模型无线传播模型Pathloss：路径损耗(dB)K1：偏置常数K2：距离衰减常数K3：基站天线高度修正系数K4：绕射计算的乘数（必须为正数）K5： log(HTxeff) log(d)的乘数K6：移动台天线高度修

9、正系数Kclutter：地物衰减修正系数K(hill,los)：山区区域的校正因子（NLos0）d：基站与移动台之间的距离(m)Hmeffs、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)U-net规划软件模型K参数参考值K1-52.92K268.6K35.83K41K5-6.55K60Ploss=K1+K2logd+K3log(Heff)+K4Diffraction+K5log(d)log(Heff) +K6(Hmeff)+Kclutterf(clutter)+K(hill,los)第一章 无线电波知识第一节 无线电波基本原理第二节 无线电波传播特性第三节 无线电波传播模型第四节 电波传播模

10、型校正 模型校正模型校正的意义：传播模型是移动通信网小区规划的基础，传播模型的准确与否密切关系到小区规划是否合理，运营商能否以比较经济合理的投资满足用户的需求。因此为了获得符合本地区实际环境的无线传播模型，提高覆盖预测的准确性，为网络规划打好基础，需要进行传播模型的校正。目标传播环境选定传播模型CW数据采集实测传播路径损耗参数设置预测传播路径损耗比较误差满足要求？结束模型校正基本原理和流程站址选择选择站址标准a、天线高度大于20米b、天线高于最近的障碍物5米以上；c、在此障碍物主要指天线所在屋顶上的最高建筑物，作为站址 的建筑物应高于周围建筑物的平均高度。发射子系统：发射天线、馈线、高频信号源

11、、天线支架接收子系统：测试接收机、GPS接收机、测试软件、便携机等高频信号源测试平台测试路径选择测试路径原则地形：测试路径必须照顾到区域中所有的主要地形高度：如果该区域地形起伏差异大，则测试路径必须照顾到区域中不同高度的地形距离：测试路径必须照顾到区域中离站点不同距离的位置方向：纵向和横向路径上的测试点数需保持一致长度：1次CW测试的路程总长度应大于60km点数： 测试点数越多越好(要求10000点，4小时）重叠：不同站点的测试路径可尽量重叠，以增加模型可靠性阻挡物：在天线信号受某一侧的楼面阻挡时，不要跑到该侧楼面后的阴影区。路测采样符合李氏定律：40个波长，采样50个样点车速上限：Vmax=

12、0.8/Tsample异常情况下测试结果必须从采样数据中剔除衰落过大的样点（超过30dB）；隧道中高架桥下若用定向天线进行CW测试，测试路线从主瓣覆盖区域中选取测试数据处理测试数据需要处理后才能被规划软件识别，处理步骤：数据过滤数据离散地理平均格式转换 准备工作安装网络规划软件：U-net是一个功能强大的规划优化软件，模型校正只是其中的一个功能模块创建项目在U-net中，所有的规划优化模型校正等等工作都是在各个项目的基础上进行的导入天线方位图文件天线方位图随不同生产厂家而不同，需要正确导入建立模型和数据导入过滤设置模型校正距离过滤：建议：将r3km的数据滤除信号强度过滤：建议：Signal-4

13、0dBm或Signal-121dBm的数据滤除Clutter过滤：建议：将落在Clutter内样点数少于300个的Clutter滤除参数校正模型校正模型校正校正结果分析校正结束后还需要对所得模型的准确性进行分析。模型的准确性是指校正所得的模型和实际测试环境的贴合程度，一般通过RMS Error的大小来评估。最好的情况是RMS Error8，说明所校模型和实际环境是贴合的。实际模型校正中，要尽量使RMS Error向这一目标靠近。思考题移动通信系统使用的是无线电波的哪个频段？无线电波主要有哪几种传播方式？无线传播环境中，信号衰落主要有哪两种形式？各自的特点及产生原因是什么？无线传播环境中，信号传

14、播损耗主要有哪几种形式？常见的传播模型有哪些？各自的应用环境是什么？本章小结本章主要讲述了无线电波的相关知识，需要掌握的知识包括：无线电波的传播途径无线电波的损耗和色散特性，以及主要的补偿方案常用的无线电波模型，掌握主要涉及的参数掌握无线传播模型的校正方法。课程内容T第一章 无线电波知识第二章 天线的知识介绍第三章 射频基础知识第四章 数字电子地图第二章 天线的原理及应用第一节 天线的工作原理第二节 天线的分类第三节 天线的电气指标第四节 天线的机械指标 第五节 天线新技术介绍 天线的位置和作用8防雷保护器主馈线（7/8“）5馈线卡6走线架4接地装置3接头密封件绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带1天

15、线调节支架GSM/CDMA板状天线抱杆（50114mm）2室外馈线9室内超柔馈线7馈线过线窗基站主设备基站天馈系统示意图天线的工作原理当导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关；如果导线位置由于两导线的距离很近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱；如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射较强；当导线的长度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱；当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射；通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子；两臂长度均为1/4

16、波长的振子叫做对称半波振子。移动天线的工作原理按照辐射方向划分图：定向方向图：全向天线天线的分类（一）按照外型划分板状天线帽形天线鞭状天线抛物面天线天线的分类（二）按照极化方式划分天线的分类（三）天线的主要电气指标对称半波振子方向图顶视侧视定向天线方向图全向天线方向图天线方向图dBi与dBd2.15dB天线的增益波束宽度、前后抑制比、零点填充、上副瓣抑制天线的其他主要电气指标机械下倾与电下倾机械下倾电下倾天线驻波比9.5 W80 ohms50 ohms朝前: 10W返回: 0.5W天线的主要电气指标f1 f2 f3 f4 f2-f1 f3-f2 f4-f3 f3-f1 f4-f2 f4-f1三

17、阶互调判定方法天线的主要电气指标无源互调的原因存在磁性物质连接处不紧密不同材料的金属的接触相同材料的接触表面不光滑天线的主要机械指标天线输入接口天线尺寸天线重量风载荷工作温度湿度要求雷电防护三防能力功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器功分器耦合器耦合器耦合器同轴式分布式天线系统应用于一些覆盖范围较大，传输距离较远的情况光纤馈电式分布式天线系统智能天线系统两种算法切换多波束自适应波束智能天线思考题天线按信号辐射方向划分，可以分为哪几类？按外形划分，又可分为哪几类？天线的主要电气指标有哪些？天线的主要机械指标有哪些？分布式系统主要有哪几种？本章总结天线的工作原理天线的分类天

18、线的主要电气指标天线的主要机械指标天线新技术T第一章 无线电波知识第二章 天线的知识介绍第三章 射频基本知识第四章 数字电子地图课程内容绝对功率的dB表示射频信号的绝对功率常用dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下：例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为：例如：1W等于30dBm，等于0dBW。相对功率的dB表示是任意两个功率的比值的对数表示形式，而dBc是某一频点输出功率和载频输出功率的比值的对数表示形式。功率单位简介噪声相关概念噪声噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号（各类点频干扰不是算噪声）。噪声系数噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力，通常这样定

19、义：单元输入信噪比除输出信噪比，如下图：线性系统噪声相关概念级联网络的噪声系数公式：数字调制幅度键控移频键控移相键控 数据各种调制技术的应用杂散辐射杂散辐射杂散辐射是指发信机在频谱发射模板规定的频率范围之外的频段内发射的、信号之外的其他信号，它包括谐波分量、寄生辐射、交调产物、发射机互调产物等。这些杂散辐射都会对其他的无线通信系统造成干扰，对该指标的规定是为了提高系统的电磁兼容性能，以便与其他系统（如GSM）共存，当然这也保证了系统自身的正常运行。下行通道射频指标邻道泄漏（ACLR）邻道泄漏指标是用来衡量发射机的带外辐射特性，定义：邻道功率与主信道功率之比，通常用dBc表示，如下图：接收灵敏度

20、接收灵敏度用功率表示Smin=10log（KTB）+ Ft +（S/N），单位：dBmK是波尔兹曼常数，单位：J/K(焦耳/K)T表示绝对温度，单位：KB表示信号带宽，单位：HzFt表示系统的噪声系数，单位：dB（S/N）表示解调所需信噪比，单位：dB当B1Hz时，10log（KTB）-174dBm/Hz接收机阻塞指标阻塞阻塞指标也是来考核接收机抗干扰能力，它描述的是接收机在接收的频道外存在单音或调制信号干扰，但干扰信号不在相邻频道或杂散响应频点上的情况，具体指标要求根据不同系统而定。阻塞指标一般要求接收机前端要有较高的三阶截止点（即大的线性动态），同时要求中频滤波器有较好的选择性。滤波器合路

21、器合分路单元的作用：可以使多个发射信号和多个接收信号共用一个天线，减少天馈数量完成收发信双工、发射信号合路、滤波完成接收信号的滤波、低噪声放大和分路提供塔放的馈电电路功能：包括CDU、SCU、EDU三种模块。CDU（Combining Distribution Unit）合路器合路器合路器TX1TX2TX3TX4TX-CombSCU （Simple Combining Unit）EDU（Enhance Duplexer Unit）各种合分路单元损耗对比几种常用的射频器件功分器耦合器干放合路器功率放大器衰减器几种常用的射频仪器频率计测试手机综合测试仪场强仪驻波比测量仪便携频谱仪信号源功率计频谱仪

22、思考题绝对功率的单位有哪几种常用的表达形式？他们之间的换算关系为？噪声系数的定义？写出级连噪声系数公式？什么杂散？什么是邻道泄漏？给出灵敏度的表达公式？列举几种调制方式？GSM用的是那一种？本章小结本章主要介绍射频常用的基本概念，分为:功率相关概念，噪声相关概念，调制的概念和种类，杂散、邻道泄漏等发散信道指标，接收信道的灵敏度指标等。最后介绍了几种常用的射频器件和射频仪器。课程内容T第一章 无线电波知识第二章 天线的知识介绍第三章 射频基本知识第四章 数字电子地图数字地图简介什么是数字地图数字地图组成要素数字地图精度数字地图的数据格式数字地图在移动通信中的应用什么是数字地图地图实际上就是在平坦

23、的表面上描述地球或者地球的一部分，它把地球这个曲面的物体展示在一个平坦的表面上。数字地图是以数字形式记录和存贮的地图。数字地图便于存贮、传输和更新，经计算机处理可转换成纸质地图，或经可视化处理在计算机屏幕上显示。从实际的地表到水平表面数字地图组成其他元素数字高程模型（DEM数据）按规定分辨率等间隔表示的地面高程数据，采用栅格数据结构；地面覆盖模型（DOM数据）按规定分辨率等间隔表示的地面覆盖类型，采用栅格数据结构；线状地物模型（LDM数据）以弧段坐标表示的线状地物平面位置，采用矢量数据结构；建筑群空间分布模型（BDM数据）描述建筑物的平面位置和高度数据，采用栅格数据结构或矢量数据结构。 数字地

24、图精度数据精度是数字地图的重要指标，决定着其生产成本与应用范围。按基本标准提供的数字地图，应满足以下精度要求：采样间隔DEM高程精度DOM平面精度LDM平面精度20米20米20米20米50米40米50米40米100米80米100米80米数字地图的数据格式数字地图的数据文件夹一般分为Heights（高度），vector（矢量），clutter（地物），building （建筑）。各文件夹都包含有配置信息文件。其中：索引文件（index）包含区域坐标的信息；投影参数文件（projection）：包含地图投影方式、椭球体、投影带带号、中央子午线、数字地图精度等。Heights 文件夹数字地图根目录V

25、ector文件夹Clutter 文件夹Building文件夹数字地图的数据格式数字地形高度数据：heights文件夹，包括以下文件数字地形高度数据（demo.b）数字地形高度数据 以二进制格式存储的栅格数据格式，象元数据为高程值。index.txt 文件Index.txt 的ASCII 码文本文件包含了每个二进制高度文件的位置信息。这个文件必须和高度数据存储在同一个目录中。Projection.txt 文件Projection为投影参数文件，以某数字地图的内容为例，内容如下： WGS-84.椭球名 50. .投影带号（不一定包含） UTM.投影方式 0.0 117.0 500000.0 0.0.坐标转换参数数字地图的数据格式数字地物数据：clutter文件夹，包含以下文件数字地物文件domo.b地物数据以d